高铬铸铁改进开发方案

高铬铸铁改进开发方案一、引言铸球又称磨球，广泛应用于水泥、矿山、火电、化工、非金属加工及磁性材料等行业的粉体工程。为了满足各行业不同工况条件的需求，铸造磨球的材质是多种多样，规格从Ф6~150mm，达30多种。由于实际使用的工况条件及磨球材质不同，实际磨耗差别很大，按中等偏上水平的平均数据计算，全国铸球的年消耗量已超过200万吨。由此可见，铸球这样的小产品在国内铸造行业中占有相当重要的地位。铸球产品形状简单、通用性强，适合大批量生产。多年以来，铸铁车间一直采用多球组合金属型工艺生产铸球。金属模因其导热性高，对铸件具有激冷效果，因此生产的铸球晶粒细化、组织致密、内部缩孔和缩松较少，金属型尺寸准确、表面光洁、工艺出品率高。在多年不间断的生产中，铸铁车间积累了很丰富他生产铸球的经验。综上所述，基于外部市场对铸球的大量需求，对在铸铁车间现有的生产规模基础上扩大产能，满足市场需求的可行性研究就有了很大的实际意义。二、铸球生产工艺1、生产工艺铸铁车间多年以来一直采用多球组合金属型工艺生产铸球。多球组合金属型工艺生产铸球采用水平分型、浇注系统为浇、冒口合一和中心浇注方式。浇注系统部位保温套采用黏土水玻璃或煤粉保温砂现场制作。适合Ф40~130mm铸球，铸球分布在浇注系统四周，根据生产的铸球的球径不同，每箱布4~8个不等，多球组合金属型工艺的出品率和生产率较高。2、工艺流程原材料→化验分类堆放→电炉→炉前检验一调→浇注前上调→铁模激冷浇注→打磨初检→热处理→工序检验→包装→产成品入库工人收购来的废钢废铁经过检验、化验分类整理，按不同的标准推放。把整理分类的原材料按比例装入中品电炉燃烧1小时，熔点达到1600℃后，抽取钢水进行炉前检验一调，浇注前二调检验，合格后进行钢模激冷浇注，待冷却后，打磨初检。初检合格后，进行热处理，用台车式热处理炉热处理结束后，再进行工序检验，检验合格，进行包装，最后产成品入库。2.1化验分类堆放原材料（废钢、生铁、锰粉、铬铁、增碳剂、废铝丝、稀土镁、硅铁）采购回来后进行化验化学分析，并分类堆放，按比例按化验后的成分折算成合理的重量依次加入电炉中。2.2熔炼将切割好的废钢倒入电炉，加入一定比例的铬铁、锰铁，经电炉熔炼、升温、调整化学成份，待铁水温度达到1480～1520℃，取样分析达到要求后倒入钢水包。2.3铁模激冷浇注将钢水注入铁制模具腔内，浇注完毕后，自然冷却10分钟。钢水包的残铁回收使用，模具砂芯倒入废料斗内，装满后由汽车运出。2.4热处理（1）水冷金属模工艺：由于受到水冷金属模的激冷作用，铸管组织中产生大量的共晶渗碳体，需经过高温＋低温两阶段退火处理，形成以铁素体为基体的球墨铸铁组织。工程采用通过式连续退火炉退火。（2）涂料热模工艺：由于铸模的冷却速度相对较低，只需要低温退火，采用旋转台式退火炉退火。3、生产工艺图4、金属型设计2.1金属型选材因为铸球是一种初级铸造产品，生产起步要求较低，对金属型材料的选择首先考虑到经济性，选用价格便宜的材料，最大限度降低模具在铸球生产中所占成本比例，要求既便宜又耐用，因此对金属型模具材料的选择要满足以下条件：（1）具有一定的高温强度、韧性、良好的导热性。（2）抗高温氧化、较高的耐磨性的弹性模数、膨胀系数要小。熔炼铸造打磨清理热处理检验初验包装入库塑模碾制废品废砂废铁废钢浇注前上调炉前检验一调水玻璃铬铁锰铁型砂（3）加工性能好。（4）价格便宜，来源充足。目前铸铁车间生产铸球的模具均为普通灰铸铁毛坯、加工成形模具。灰铸铁通常在循环使用400~500次后，型腔（球碗）即开始产生龟裂、麻点，进而发生型腔表面剥落、熔融、体积膨胀变形等弊病，严重影响铸球外观质量。实际灰铸铁金属型的寿命决定于铸球的材质、尺寸、形状以及质量等级差异。金属型的使用寿命和生产形式有着密切联系，三班连续生产，模具寿命长，间断生产模具温度时高时低，反复热变形，使用寿命短。目前也有采用消失模铸造的模具，球碗不加工，这样球碗表层组织致密部分得到充分利用，模具寿命可以大大提高。虽然开始铸球表面粗糙一些，但使用几次后和加工模具光洁度是一样的，这是我们扩大产能后应该考虑的铸球模具生产的方向之一。2.2金属型设计铸球金属型设计着重于两部分：其一是合理的浇注系统，正确选择直浇道、保温补缩区、内浇口、排气通道等各项工艺参数。其二是模具结构，正确设计模型壁厚和模比，根据球径大小、每型数量、材料导热系数等因素确定合理的金属型壁厚，同时金属型应有足够的刚度以及模具热变形。但壁厚过大，金属型重量加大，增加合箱时的劳动强度，同时因蓄热能力加大不利于散热，降低铸件的凝固速度。为了使铸球在浇注后达到激冷效果，铸件重量与金属型重量比一般控制在1:5~8，如果模比太小，蓄热能力不足，连续生产时模具发红，模温太高就失去金属型激冷的效果。2.3金属型浇注系统设计当用金属型浇注各种铸铁件时，由于铸件冷速大，液流黏度急剧增加，因此多采用开放式浇口，其各部分截面比例为：F直:F横:F内=1:1.15:1.25，目前生产Ф100mm的铸球模具比例为F直:F内=1:1.05。因为金属型导热性好，液体金属冷却快，流动性剧烈降低，容易使铸件出现冷隔、浇不足、夹杂、气孔等缺陷，因此金属型在开始工作前应预热，金属型预热温度在150~250℃。2.4浇冒口保温区浇冒口保温区采用黏土水玻璃砂或煤粉保温砂现场即时制作，利用金属型余热干燥或硬化。因金属型铸球模具采用水平分型、浇注系统为浇、冒口合一，中心浇注，内浇口为平均分配式，所以上下型浇口位置都要覆砂。三、产能扩大方案铸铁车间在采用树脂砂造型工艺和西安中达15t中频炉生产异形件后，旧厂房1.5t中频炉长期以来一直处于闲置状态。为了有效、合理利用闲置资源，最大程度的为公司创造效益，考虑到铸铁车间现有生产条件不能满足市场对于铸球的大量需求，计划在铸铁旧厂房高跨区域将1.5中频炉重新开动起来，进行铸球的生产。1、生产厂地铸铁车间旧厂房高跨区域目前划为如下几个区域：1.5t中频炉熔炼区域及配电室、消失模造型区域、树脂砂造型区域、树脂砂合箱浇注区域和打箱（落砂床）区域。整个区域宽10m，可用于铸球生产的最大厂地长度约为20m，一般可用厂地长度约为10m。2、产能预计以生产Ф100铸球为例，采用4球每箱的模具生产，10×10m的厂地可单次（趟）可布模具140套，共计：140套×4个/套×4.8Kg/个/1000＝2.688t，需熔炼铁水3炉，计8小时。在市场需求量大的情况下，考虑到模具寿命和电炉炉衬寿命，可施行三班制生产，日产量可达到3×2.688t＝8.064t。月产量可达到25天×8.064t/天＝201.6t。3、人员配置三班制生产模式，考虑到劳动强度和每班次劳动量，造型设置4人/班次，熔炼设置2人/班次，清理（含热处理）设置7人/天。固定人员配置为19人。4、需增加设备明细序号名称数量价格备注1全自动油淬生产线1退火窑平台可自动翻转2钢球分离机118.5千瓦，1.5吨装载量3碾砂机17.5KW4球磨机1自制5冷却塔1每小时40吨水处理量5、单位铸球生产成本表规格废钢（钢屑）铬铁铝辅材（磨具等）工资（参考）电费制造成本数量单价金额数量单价金额数量单价金额数量单价金额Ф80876.11.3781027.31888.71635.60.91614.418043015000.619154382.3Ф90876.11.3781027.31888.71635.60.91614.418042015000.619154372.3Ф100874.11.3781204.51888.71635.60.91614.415041015000.619154329.5Ф110874.11.3781204.51888.71635.60.91614.415040015000.619154319.5Ф120874.11.3781204.51888.71635.60.91614.415040015000.619154319.5注：按废钢（边角料等）2450元/吨计算，用钢屑（1378元/吨）代替废钢生产铸球每吨可节约成本940元左右，这是铸铁车间现有条件下生产铸球最有利的因素之一。6、主要原材料及能源年使用量表项目序号名称单位年用量来源原材料消耗1废钢（铁屑，回炉料等）吨2250各废旧物资回收点2铬铁吨600市场上均有销售3锰铁吨150市场上废锰粉4造型砂吨150市场购置5呋喃树脂吨1.5化工市场采购6树脂及固化剂吨1.5化工市场采购7水玻璃吨15化工市场采购能源消耗量1水吨15002电万度540四、推进计划1、对周边区域铸球市场需求的评估目前，我公司施行的是销售计划生产制，即销售部门获得订单后生产部门再进行生产组织实施。因此，能否获得订单是生产方案能否落实实施的关键因素。2、厂房改造厂房改造分以下几步进行：（1）拆除铸铁车间现有冲天炉和保温炉。（2）安装1.5吨电炉。（3）安装球磨机、冷却塔和碾砂系统。（4）安装全自动油淬生产线。（5）投产。3、模具准备流程铸球模具生产流程：铸铁车间出具铸球模具铸造工艺图、产品模具图→木型车间制作木样→铸铁车间生产铸球模具（HT150-200）→加工车间加工并交付铸铁车间→投入使用→达到使用周期后回炉。